Miotonin-protein kinaza (MT-PK), znana i kao proteinska motonusna distrofijsk kinaza (MDPK) proteinska kinaza dystrophia myotonica (DMPK) je enzim koji je kod ljudi kodiran genom DMPK.
Genski proizvod dmpk je Ser/Thr protein-kinaza homologna MRCK p21-aktiviranim kinazama i porodici Rho kinaza. Podaci dobijeni korištenjem antitijela koja otkrivaju specifične izoforme DMPK ukazuju da je najzastupljenija izoforma DMPK protein od 80 kDa koji se eksprimira gotovo isključivo u glatkim, skeletnim i srčanim mišićima. Ova kinaza postoji i kao membranski povezana i kao rastvorljiva forma u uzorcima ljudske lijeve komore. Različiti C-krajevi DMPK, koji nastaju alternativnom preradom, određuju njegovu lokalizaciju na endoplazmatski retikulum, mitohondrije ili citosol, u transficiranim COS-1 ćelijama. Među supstratima za DMPK, koje su predložile studije in vitro, su fosfoleman, receptor za dihidropiridin i ciljna podjedinica miozin-fosfataze. Međutim, in vivo demonstriranje fosforilacije ovih supstrata, ostaje uspostavljena, ali njihova veza sa kliničkim manifestacijama miotonusne distrofije (DM) nije jasna.
Struktura
Proteinska kinaza miotonusne distrofije (DMPK) je serin/treonin-kinaza koja se sastoji od domena kinaze i domena upredene zavojnice, uključene u multimerizaciju. Kristalna struktura kinaznog domena DMPK, vezana za inhibitor bisindolilmaleimid VIII (BIM-8), otkrila je dimerni enzim povezan sa konzerviranim domenom za dimerizaciju. Afinitet dimerizacije sugerirao je da sam kinazni domen nije dovoljan za dimerizaciju in vivo i da su domeni upredene zavojnice potrebn za stabilno stvaranje dimera. Domen kinaze je u aktivnoj konformaciji, s potpuno uređenom i pravilno postavljenom AC zavojnicom, a katalitski ostaci u konformaciji kompetentnoj za katalizu. Konzervirani hidrofobni motiv na produženom C-kraj kinaznog domena vezan je za N-terminalni režanj kinaznog domena, uprkos tome što je nefosforiliran.
Aminokisekinska sekvenca 1020304050 MSAEVRLRRLQQLVLDPGFLGLEPLLDLLLGVHQELGASELAQDKYVADF LQWAEPIVVRLKEVRLQRDDFEILKVIGRGAFSEVAVVKMKQTGQVYAMK IMNKWDMLKRGEVSCFREERDVLVNGDRRWITQLHFAFQDENYLYLVMEY YVGGDLLTLLSKFGERIPAEMARFYLAEIVMAIDSVHRLGYVHRDIKPDN ILLDRCGHIRLADFGSCLKLRADGTVRSLVAVGTPDYLSPEILQAVGGGP GTGSYGPECDWWALGVFAYEMFYGQTPFYADSTAETYGKIVHYKEHLSLP LVDEGVPEEARDFIQRLLCPPETRLGRGGAGDFRTHPFFFGLDWDGLRDS VPPFTPDFEGATDTCNFDLVEDGLTAMVSGGGETLSDIREGAPLGVHLPF VGYSYSCMALRDSEVPGPTPMELEAEQLLEPHVQAPSLEPSVSPQDETAE VAVPAAVPAAEAEAEVTLRELQEALEEEVLTRQSLSREMEAIRTDNQNFA SQLREAEARNRDLEAHVRQLQERMELLQAEGATAVTGVPSPRATDPPSHL DGPPAVAVGQCPLVGPGPMHRRHLLLPARVPRPGLSEALSLLLFAVVLSR AAALGCIGLVAHAGQLTAVWRRPGAARAP Simboli
C: Cistein D: Asparaginska kiselina E: Glutaminska kiselina F: Fenilalanin G: Glicin H: Histidin I: Izoleucin K: Lizin L: Leucin M: Metionin N: Asparagin P: Prolin Q: Glutamin R: Arginin S: Serin T: Treonin V: Valin W: Triptofan Y: Tirozin
Funkcija Miotonin-protein kinaza je serin-treonin kinaza koja je usko povezana s drugim kinazama koje stupaju u interakciju s članovima porodice Rho malih GTPaza. Supstrati za ovaj enzim uključuju miogenin, beta-podjedinicu kalcijevog kanala L-tipa i fosfoleman. Iako je specifična funkcija ovog proteina nepoznata, izgleda da ima važnu ulogu u mišićnim, srčanim i moždanim ćelijama. Ovaj protein može biti uključen u komunikaciju unutar ćelija. Čini se da regulira proizvodnju i funkciju važnih struktura unutar mišićnih ćelija, interakcijom s drugim proteinima. Naprimjer, dokazano je da protein-kinaza miotonusne didtrofije isključuje (inhibira) dio mišićnog proteina zvanog miozin-fosfataza. Miozi- fosfataza je enzim koji ima ulogu u grčenju (kontrakciji) i opuštanju mišića.
Klinički značaj
The 3' untranslated region of this gene contains 5-37 copies of a CTG trinucleotide repeat. Expansion of this unstable motif to 50-5,000 copies causes myotonic dystrophy type I, which increases in severity with increasing repeat element copy number. Repeat expansion is associated with condensation of local chromatin structure that disrupts the expression of genes in this region. As the DMPK repeat is replicated, the hairpin loop that is formed leads to repeat expansion (a) or contractions (b).
thumb|280px| CTG ponavljanja nalaze se u 3 'UTR genu DMPK. Formiranjem petlji za ukosnice, ponavljanja se skupljaju ili proširuju.
Miotonusna distrofija (DM) 1 je autosomno dominantni nervnomišići poremećaj koji pogapribližno 1/8.000 osoba. Pogođene osobe pokazuju širok spektar simptoma, uključujući miotoniju, slabost i gubitak skeletnih mišića, abnormalnosti srčanog provođenja i katarakt. Uprkos kloniranju lokusa, pokazalo se da je složeni fenotip bolesti DM teško interpretirati, a tačna uloga DMPK u patogenezi DM-a ostaje nejasna.
Interakcije Pokazalo se da protein kinaza miotonusne distrofije ima interakcija sa HSPB2 i RAC1.
Regulacija
Bliska veza DMPK s Rho-kinazama dovela je do nagađanja može li se aktivnost DMPK in vivo regulirati malim G-proteinima, posebno iz porodice Rho. Iako DMPK nedostaju očigledna mesta vezanja za poznati G, oligomeri DMPK-1 pokazuju nisku baznu katalitsku aktivnost, zbog prisustva C-terminalnog autoinhibitornog domena (AI). Proteaza (P) unutar membrane cijepa DMPK-1 uklanjajući C-terminalni domen autoinhibitorne i membranske asocijacije, oslobađajući citosolni, u osnovi aktivni DMPK-2. Ovaj događaj obrade proizveo bi dugotrajnu aktivaciju kinaze. Kratkotrajna aktivacija DMPK-1 i -2 može biti posredovana privremenom interakcijom s malom GTPazom (G).
Predložen je opći model koji objašnjava oligomerizaciju, preradu i regulaciju DMPK. U ovom modelu, privremena aktivacija kinazne aktivnosti dogodila bi se kao odgovor na druge glasnike G-proteina, dok bi dugotrajna aktivacija DMPK mogla biti posredovana s membranom povezanom proteazom, koja cijepa DMPK-1, da bi oslobodio citosolni DMPK-2, u trajno aktiviranom obliku. Pokazalo se da uporna aktivacija serin / treonin kinaza ima ulogu u određivanju ćelijske sudbine, kao i stvaranju memorije u nervnom sistemu. U tom pogledu, DMPK može biti sličan PKA i PKC, dvije kinaze koje se mogu prolazno aktivirati, kao odgovor na druge glasnike ili uporno aktivirati proteolitskim uklanjanjem autoinhibitornog domena. Dakle, ovaj model sugerira da dva endogena oblika DMPK mogu imati različite aktivnosti, lokalizacije, regulatore i supstrate i obavljati različite fiziološke funkcije.
Reference
Dopunska literatura
Vanjski linkovi GeneReviews/NCBI/NIH/UW entry on Myotonic Dystrophy Type 1
Kategorija:EC 2.7.11 Kategorija:Ljudski proteini Kategorija:Geni na hromosomu 19 Kategorija:Proteomika